菊头蝠超声产生的物理机理研究

蝙蝠使用一种非常高效和可靠性的微型生物传感器产生高振幅超声波脉冲。人造的超声发射设备远远不能达到这些功能特性组合的目标。菊头蝠在自然界拥有高度进化的仿生声纳系统，中国的菊头蝠种类尤其得丰富和多样化。该项目的目的是了解蝙蝠利用实现这一性能的物理原理。这一调查将基于对解剖学，组织学，力学性能独特的量化数据和菊头蝠发音器官生理学。所有这些数据都将被集成在一个详细系统先进的蝙蝠功能数值模式发音器官。数值模型将包括声道空气流通，并通过喉组织的振动以及与室内空气流通和组织振动的耦合，以及组织之间的耦合振动和超声波。在超声从声道到鼻孔的传播也将被详细研究。对于后一方面，非线性耦合的超声源到声道过滤器将受到特别重视。

蝙蝠使用一种非常高效和可靠性的微型生物传感器产生高振幅超声波脉冲。菊头蝠在自然界拥有高度进化的仿生声纳系统，中国的菊头蝠种类尤其得丰富和多样化。本项目从解剖学、组织学、材料性能、声带振动模态以及超声传播方面研究菊头蝠的超声产生机理。目前，我们已经应用微型计算机断层扫描技术以及组织切片技术，构建了马铁菊头蝠和大蹄蝠的喉部骨架模型；搭建了温度可控的张力试验系统用于测量蝙蝠声带的材料特性；基于前两项工作，应用模态分析方法研究简化的类蝙蝠声带模型的振动模态，结果表明边界条件对振型起关键作用；应用“数字化手术”和有限元方法研究了超声从声道到鼻孔的传播过程，其中，声道中的某些空腔对抑制超声向肺部的传播起至关重要的作用，这有助于保护肺部不受强度超声的损伤。